DE672183C - Einrichtung zur Beseitigung der Ruettelschwingungen bei durch Einphasenreihenschlussmotoren angetriebenen elektrischen Fahrzeugen - Google Patents

Description

Es hat sich bei Wechselstromtriebfahrzeugen, z. B. Triebwagen, die von einphasigen Wechselstromreihenschlußmotoren angetrieben werden, gezeigt, daß unter bestimmten Bedingungen, z. B. beim Anfahren, Rüttelschwingungen auftreten. Diese Rüttelschwingungen sind darauf zurückzuführen, daß das von dem Motor entwickelte Drehmoment entsprechend der doppelten Frequenz des zugeführten Wechselstromes pulsiert und unter Umständen negative Werte annimmt. Hierdurch sowie unter dem Einflüsse des Motorgewichtes entstehen die obenerwähnten Schwingungen. Man hat'nun versucht, diese Rüttelschwingungen durch entsprechende Ausgestaltung der mechanischen Antriebselemente, ζ. Β. der Zahnräder, sowie bestimmte Gruppierungen der vorhandenen Massen zu beseitigen. Gemäß der Erfindung wird ein grundsätzlich anderer Weg beschritten, indem auf rein elektrischem Wege die Ursachen für die Rüttelschwingungen und damit die Schwingungen selbst unterdrückt werden. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß das an der Welle eines einphasigen Wechselstromreihenschlußmotors abgegebene Drehmoment der Gleichung M=Af₀H-M₁-SUi 21 folgt. DarinbedeutenM_odas mittlere abgegebene Drehmoment des Motors, M₁ die sich periodisch ändernde Abweichung des Drehmomentes gegenüber dem mittleren Drehmoment M₀, t die Kreisfrequenz. Beim Anfahren derartiger Motoren ergibt sich nun, daß der Wert M₁ in den meisten Fällen größer als M₀ ist.

Erfindungsgemäß wird nun in den Motoren dadurch der Wert M₀ stets größer als M₁ gemacht, daß in den Motoren ein zusätzliches Drehfeld hervorgerufen wird, das in einer über Widerstände kurzgeschlossenen Induktionswicklung das zusätzliche positive Drehmoment hervorruft.

An sich ist es zwar bereits bekanntgeworden, Wechselstromreihenschlußmotoren beim Anfahren zur Beseitigung der durch die Kurzschlußströme hervorgerufenen Schwächung des Drehmomentes zusätzlich mit Gleichstrom zu speisen, wodurch das Anfahrmoment heraufgesetzt wird. Die Erzeugung eines Zusatzmomentes mit Hilfe eines dem Wechselstrom überlagerten Gleichstromes ist aber insofern nicht besonders günstig, als eine besondere Gleichstromquelle, Umformer, Gleichrichter oder Sammler, erforderlich ist. Demgegenüber ist bei der Anordnung nach der Erfindung die Erzeugung eines Drehfeldes, das kreisförmig oder elliptisch sein kann, erforderlich. Außerdem muß noch eine

Induktionswicklung auf dem Anker vorgesehen werden.

Diese Mittel lassen sich aber bei Reihenschlußmotoren verhältnismäßig einfach anwenden, qhpe daß eine nennenswerte Erhöhung des Gewi oder Beanspruchung von zusätzlichem R| erforderlich ist.

Es ist auch bereits bekannt, stationäre Kollektormotoren, beispielsweise Repulsionsmotoren, ίο so auszubilden, daß sie als Kommutatormaschinen mit einer Reihenschlußkennlinie anlaufen und bei normalem Gang als Induktionsmotoren arbeiten. Bei diesen Motoren wird gerade beim Anlauf ein zusätzliches Drehmoment nicht erzeugt.

Die Erzeugung des Drehfeldes, das kreisförmig oder elliptisch sein kann, kann bei der Anordnung nach der Erfindung in verschiedener Weise erfolgen. Entweder kann eine besondere Inäuktionswicklung vorgesehen werden, die während des Anfahrvorganges über Widerstände geschlossen ist, statt dessen ist es aber auch möglich, die vorhandene Wechselstromwicklung zu verwenden, wobei diese mit Anzapfungen versehen wird, die über Schleifringe sowie Widerstände kurzgeschlossen werden.

Die Erzeugung des Drehfeldes kann auch derart erfolgen, daß die Wendepole dazu verwendet werden, während des Anfahrens ein Drehfeld hervorzurufen. Zu diesem Zweck werden während des Anfahrvorganges die Wendepolwicklungen parallel zum Anker an eine entsprechend niedrige Spannungsstufe des Transformators angeschlossen, so daß das Wendefeld zeitlich und räumlich um annähernd 90⁰ gegen das Hauptfeld verschoben ist.

Ferner kann aber auch das Hilfsdrehfeld durch besondere Wicklungen auf dem Ständer erzeugt werden. Diese besonderen Wicklungen können 4-0 so angeordnet sein, daß sie einen Teil des Polflusses in seiner Phase stark verschieben. Man kann dies durch Dämpferwicklungen erreichen, die eine Hälfte der in diesem Fall als Spaltpole ausgebildeten Pole umschlingen. An Stelle der Dämpferwicklungen können aber auch fremdgespeiste Erregerwicklungen verwendet werden, die z. B. der Haupterregerwicklung parallel geschaltet und außerdem mit einem Kondensator in Reihe geschaltet sind. Die Erzeugung eines Drehfeldes ist aber auch in der Weise möglich, daß die Pole gruppenweise, z. B. der erste und dritte sowie zweite und vierte, an phasenverschobene Spannungen angeschlossen werden.

Die in dem Läufer vorhandene Hilfswicklung wird als Schleifringwicklung ausgeführt werden müssen, um das Drehmoment durch Kurzschließen über äußere Widerstände beim Anfahren möglichst groß zu machen. Der Motor kann mit einer Hohlwelle ausgeführt werden, so daß die Schleifringe außerhalb des Motorgehäuses angeordnet werden können. Selbstverständlich darf die Maschine nur bis zur Erreichung der synchronen Drehzahl als Asynchronmaschine .betrieben werden, weil andernfalls ein negatives !^Drehmoment erzeugt werden würde. Bemerkt pfe'i hierbei, daß die Arbeitsgeschwindigkeit der ^einphasigen Wechselstromreihenschlußmotoren in der Regel ein Vielfaches der synchronen Geschwindigkeit beträgt.

Unter Umständen können die Rüttelerscheinungen bei Doppelmotoren in der Weise vorteilhaft beseitigt werden, daß die auf das gleiche Zahnrad arbeitenden Doppelmotoren mit phasenverschobenen Spannungen und Strömen derart gespeist werden, daß sich die auftretenden Schwingungen des Drehmomentes gegenseitig aufheben. Dies kann z. B. durch eine einfache Kondensatorschaltung erreicht werden. Während des normalen Fahrbetriebes kann der Kondensator dann kurzgeschlossen werden. Die gleiche Wirkung kann aber auch durch eine geeignete Transformatorschaltung erreicht werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Beseitigung der Rüttelschwingungen bei durch Einphasenreihen·· schlußmotoren angetriebenen elektrischen Fahrzeugen, bei der in den Motoren beim Anfahren ein zusätzliches Drehmoment erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den Motoren ein' zusätzliches Drehfeld hervorgerufen wird, das in einer über Widerstände kurzgeschlossenen Induktionswicklung das zusätzliche positive Drehmoment hervorruft.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Läufer eine Hilfswicklung zur Erzeugung des asynchronen Drehmomentes vorgesehen ist, die über Schleifringe sowie Widerstände beim Anlassen des Motors kurzgeschlossen und bei nor- malern Fahrbetrieb mit hoher Geschwindigkeit offen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die normale an den Kommutator angeschlossene Wicklung des Motors mit Schleifringen verbunden ist, die beim Anfahren des Motors über Widerstände kurzgeschlossen werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehfeld während

. des Anfahrens mit Hilfe der Wendepole erzeugt wird, die zu diesem Zwecke an eine Anzapfung des die Fahrzeugmotoren speisenden Transformators angeschlossen werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehfeld mit Hilfe von Spaltpolen erzeugt wird, wobei der eine Polteil der Spaltpole mit einer Kurzschlußwicklung oder fremdgespeisten Hilfswicklung versehen ist. iao

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bei Fahrzeugen mit Doppelmotoren, dadurch ge-

kennzeichnet, daß die Doppelmotoren so mit phasenverschobenen Strömen gespeist werden, daß sich die Pulsationen des Drehmomentes an den von den Doppelmotoren angetriebenen Zahnrädern aufheben.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptpole gruppenweise, z. B. der erste und dritte sowie zweite :und vierte, an phasenverschobene Spannungen angeschlossen sind.